翻轉(zhuǎn)式原位固化( CIPP) 技術(shù)用于城市排水管道修復(fù)
來源：www.nxwuhong.com 發(fā)布時間：2024-05-07
3 CIPP翻襯法排水管道修復(fù)施工過程
3.1 施工工藝流程
施工工藝流程，如圖 7 所示。
圖7施工工藝流程
Fig. 7 Flow of CIPP
首先，對病害管道的上下游進行封堵和臨時排水，管道的沖洗、清理管道內(nèi)的雜物，管道缺陷（如破裂、滲漏、錯口等）處進行預(yù)處理，進行 CCTV內(nèi)窺檢測，確定滿足施工要求后；搭建翻襯平臺，將樹脂充填進入軟管中，通過儲運車把樹脂軟管運到翻轉(zhuǎn)施工現(xiàn)場，將樹脂軟管另一端固定在翻轉(zhuǎn)頭上，進行水壓翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)完成后進行熱水循環(huán)加熱固化；固化完成后切除頭端和檢查井底部的固化管，在檢查井底部處取樣檢測初始結(jié)構(gòu)性能，同時對修復(fù)后的管道內(nèi)表面進行 CCTV 內(nèi)窺檢測檢測固化管內(nèi)壁表觀形貌；通過閉水試驗檢驗固化管密封效果。質(zhì)量檢驗全部合格后，恢復(fù)通水。
3.2 管道臨時封堵及臨排管道的安裝
通過CCTV對排污管道進行檢測，將有問題的管段位置信息都收集起來，并做好相應(yīng)的預(yù)處理工作，以免影響CIPP翻襯施工。圖 8 為管道臨時封堵及臨排管道的安裝示意圖。在封堵前對管道進行降水、通風、檢測有毒有害氣體，確認達到安全標準后，操作人員下井進行管道的封堵。采用專用管道封堵氣囊對上下游管道進行封堵，操作氣囊氣壓保持在0.15 MPa以上。在井口放置工字鋼，把氣囊牽引繩、進氣閥門及進氣管都固定在工字鋼上完成封堵。為了及時把上游的污水排到下游的管道內(nèi)，防止污水從井口移出，造成二次污染。采用消防軟管作為臨時排水管道，同時準備一定量的備用管道，應(yīng)對特殊情況。
圖8管道封堵及臨時排水安裝示意圖
Fig. 8 Schematic diagram of pipeline sealing and temporary drainage installation
3.3 管道內(nèi)表面清洗及障礙物清理
高壓清洗是利用高壓水射流，將管壁上的結(jié)垢、泥沙沖洗干凈。清洗過程中，根據(jù)原管道的病害情況，調(diào)節(jié)水壓，防止因水壓過高損失害原管壁；高壓噴頭在管壁內(nèi)同一位置停留時間不易過長，以免破壞管壁。沖洗完成后，及時清理掉污水及污物。如圖 9所示。
圖9高壓水沖洗管道內(nèi)表面
Fig. 9 High pressure water flushing
3.4 原管道缺陷預(yù)處理
針對管道內(nèi)存在破損、管道材料脫落、缺口孔洞、接口錯位、腐蝕瘤局部缺陷，采用灌漿、點位加固、機械打磨、人工修復(fù)等進行預(yù)處理；針對錯位小于管徑10 % 以內(nèi)的缺陷，使用聚合物水泥砂漿填補磨平[16]；對于外露尖銳物體（如鋼筋、尖銳突出物、樹根等）采用人工或機械打磨方式進行去除，需要表面磨平的部位用聚合物水泥砂漿給預(yù)處理；對于管道缺口問題，主要采用點位加固、灌漿進行處理；對于滲漏位點，采用堵漏王進行封堵，確保在施工階段不出現(xiàn)漏水。
3.5 翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯作業(yè)
3.5.1翻襯平臺的搭建
把待修復(fù)管道上游檢查井作為工作井，在上部采用鋼管支架作為翻轉(zhuǎn)作業(yè)平臺，翻轉(zhuǎn)作業(yè)平臺搭建高度為 6 m。同時在修復(fù)管道的末端，安裝一個可調(diào)節(jié)擋板，防止因翻轉(zhuǎn)水壓過大，軟管拉伸過長，給固化管末端處理帶來困難。工作平臺如圖 10所示。
圖 10 翻轉(zhuǎn)平臺的搭建及檔板的安裝
Fig. 10 Construction of the flip platform and installation of baffle
3.5.2樹脂填充及儲運
按待修復(fù)管段兩檢查井中心距離，檢查井井深、兩端部所需長度、施工時靜水壓力所需高度以及固定在翻轉(zhuǎn)頭上的長度，確定軟管長度并進行裁切；浸漬樹脂前，對軟管進行抽真空，抽真空時間根據(jù)軟管的長度確定，在整個填充過程也要保持抽真空狀態(tài)。根據(jù)制造商提供的熱固性樹脂、固化劑等試劑混合比例，結(jié)合軟管的長度、厚度及孔隙率相關(guān)參數(shù)，計算出樹脂用量；考慮到樹脂的聚合作用及滲入待修復(fù)管道縫隙和連接部位，增加 5 %~15 % 樹脂充填。樹脂和固化劑混合后應(yīng)及時進行浸漬，停留時間不超過 20 min，不能及時浸漬時應(yīng)冷藏，冷藏時間不超過3 h[17]。
浸漬過程中由于樹脂量較大，采用隔膜泵向軟管中灌注樹脂。通過壓料平臺對軟管進行定厚壓料，填充后軟管采用塔吊進行牽引，折疊進入軟管存放車。室內(nèi)溫度高于20 ℃時，將樹脂軟管疊放到冰水槽中或冷柜中貯藏，防止樹脂發(fā)生提前反應(yīng)，浸漬后內(nèi)襯軟管如圖 11所示。
采用冷藏車運輸樹脂軟管，避免日光或者強光照射，在樹脂軟管固化前運到施工地并完成翻轉(zhuǎn)。
圖 11浸漬后內(nèi)襯軟管
Fig. 11 Lining hose after impregnation
3.5.3 翻襯作業(yè)
樹脂軟管運至施工地點，將樹脂軟管一端固定在翻轉(zhuǎn)頭上，根據(jù)設(shè)計的翻轉(zhuǎn)靜水壓力確定綁扎匝數(shù)及箍緊程度；另一端將控制繩和熱水管緊箍在封閉端，隨樹脂軟管翻轉(zhuǎn)進入待修復(fù)管道內(nèi)。翻轉(zhuǎn)過程中，注水流量和樹脂軟管翻轉(zhuǎn)保持勻速，通過控制繩和注水量來控制翻轉(zhuǎn)速度和翻轉(zhuǎn)水壓，采用CCTV機器人在另一端實時觀測翻轉(zhuǎn)進度，如圖 12 所示。當翻轉(zhuǎn)樹脂軟管露出管道末端口時，立即固定控制繩，防止出現(xiàn)樹脂軟管伸出待修復(fù)管道末端口。
圖12 CCTV檢測示意圖
Fig. 12 CCTV inspectiion
3.5.4 固化成型
樹脂軟管翻轉(zhuǎn)送入目標管道內(nèi)后，將管內(nèi)熱水輸送管與水泵、鍋爐設(shè)備連接，開始加熱固化。此次固化采用一臺鍋爐加熱（鍋爐功率為1.2 MW），通過潛水泵與鍋爐回水處相連接的方式進行熱水循環(huán)。翻轉(zhuǎn)過程中在井中預(yù)埋溫度傳感器分別布置在翻轉(zhuǎn)頭處、管道中部和管道末端，監(jiān)測軟管固化過程中軟管3個部位的溫度。經(jīng)過6 h的熱水循環(huán)加熱，入水溫度及回水溫度達到80 ℃，保溫2小時，確保樹脂固化完成。
確認固化完成后，緩慢降溫。采用常溫水替換固化管內(nèi)部熱水，當冷卻至38 ℃時，開始排水，排水后進行 CCTV 檢測。修復(fù)前后管道如圖13所示。
圖13 修復(fù)前管道內(nèi)壁形貌（A）及修復(fù)后管道內(nèi)壁形貌（B）
Fig. 13 The figure of the inner of the pipe before repairment (A) and after (B) repairment
采用專用的切割工具對內(nèi)襯管端部切割，切割一定量固化管送檢。整個工作完成以后，將工地現(xiàn)場恢復(fù)到原貌。
3.5.5 閉水試驗
修復(fù)完成后，進行閉水實驗，驗證固化管的密封性。控制實驗水頭為 5 m，時間為 40 min。經(jīng)檢測實際滲水量為 0.0023 L/(min·m)，折合平均實測滲水3.28 m3/(24 h·km)，符合國家標準《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50268-2008）無壓管道閉水試驗的有關(guān)規(guī)定。試驗完成后，撤去氣囊恢復(fù)通水，完成管道修復(fù)。
3.5.6 固化管初始結(jié)構(gòu)性能
根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》（CJJ 181-2012）、《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》（GJJ/T 210-2014），通過對內(nèi)襯管道的材質(zhì)、內(nèi)襯厚度、管道強度等指標進行檢測。委托專業(yè)結(jié)構(gòu)對送檢試樣檢測，檢測結(jié)果如表 5 所示。
表 5 CIPP內(nèi)襯軟管的強度檢測結(jié)果
Table 5 Strength test
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檢測項目
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技術(shù)指標
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檢測結(jié)果
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單項判定
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檢測方法
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彎曲強度/MPa
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≥31
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47
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合格
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GB/T 9341-2008
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彎曲模量/MPa
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≥1724
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3172
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合格
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抗拉強度/MPa
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≥21
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24
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合格
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GB/T 1040.2-2006
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由表 5 可知，初始固化管的彎曲強度為 47 MPa；彎曲模量為 3172 MPa；抗拉強度為 24 MPa；均滿足各項技術(shù)指標，檢測結(jié)果合格。
